大跨度懸索橋風(fēng)致振動研究.pdf

1、懸索橋是最古老的橋型之一，有著悠久的歷史，懸索橋的跨越能力是所有橋型中最大的，目前1000m以上跨徑的橋梁幾乎全是懸索橋，但是，直到20世紀(jì)初，由于鋼纜材料技術(shù)的進(jìn)步，大跨度懸索橋才逐步興起，并不斷發(fā)展。
　　 在Tacoma橋由于風(fēng)致振動毀壞以后，很多專家和學(xué)者都把它毀壞的原因歸結(jié)為靜力風(fēng)壓作用。但是，很多科學(xué)家在調(diào)查世界各地的橋梁的毀壞的過程中，發(fā)現(xiàn)，1818年以后，有很多懸索橋是毀于風(fēng)振中。
　　 從此，懸索橋的風(fēng)

2、致振動問題越來越被人們所重視。從橋梁抗風(fēng)基礎(chǔ)理論(橋梁顫振、抖振)的建立，到現(xiàn)代橋梁抗風(fēng)理論的發(fā)展包括橋梁顫振理論、抖振理論的發(fā)展，計算流體力學(xué)(CFD)技術(shù)的興起和基于可靠度的抗風(fēng)設(shè)計方法的發(fā)展。橋梁抗風(fēng)理論經(jīng)過國內(nèi)外幾代科學(xué)家和學(xué)者們的研究和發(fā)展，已經(jīng)到達(dá)一定的理論高度。
　　 本文首先詳細(xì)闡述了橋梁風(fēng)致振動的相關(guān)理論，介紹了顫振、馳振、抖振、渦激共振的相關(guān)概念，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了大跨度懸索橋抗風(fēng)的數(shù)值模擬分析，主要工作有以

3、下三點(diǎn)：
　　 (1)運(yùn)用ANSYS/CFD有限元軟件，對一些斷面進(jìn)行靜力三分力系數(shù)分析，分別分析了鈍頭型箱梁，帶挑臂箱梁，帶斜腹板箱梁，扁平箱梁等四種斷面類型，并對四種類型的梁型在0度風(fēng)攻角下的靜力三分力系數(shù)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)，扁平箱梁斷面的氣動性能較好，然而，鋼桁加勁梁具有較大的剛度和較好的透風(fēng)率，抗風(fēng)性能良好，因此大跨度懸索橋也多采用這種斷面形式。
　　 (2)對主跨500m的懸索橋方案建模進(jìn)行有限元靜力和動力分析。并

4、進(jìn)行了靜力穩(wěn)定性分析。利用動力分析結(jié)果，對橋梁進(jìn)行顫振穩(wěn)定性驗算，發(fā)現(xiàn)：扭耦合顫振和分離流扭轉(zhuǎn)顫振的臨界風(fēng)速均小于主梁顫振檢驗風(fēng)速，不滿足抗風(fēng)安全要求，故要進(jìn)行必要的風(fēng)致振動控制措施。
　　 (3)介紹一般風(fēng)致振動的控制措施包括：結(jié)構(gòu)措施，氣動措施和機(jī)械措施。本文主要針對結(jié)構(gòu)措施進(jìn)行分析，分別采用了增設(shè)水平剛性風(fēng)纜、主跨1/4處設(shè)置交叉斜索、增加桁寬、采用單根主纜三角形斜吊桿以及采用空間主纜等措施提高該橋的抗風(fēng)性能，最終，從經(jīng)濟(jì)